CN107091668A - 液压测定单元及液位计 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液压测定单元及使用了该液压测定单元的液位计，其不仅能够避免测定对象即液体曝气，防止细菌类的増殖，还不会受到静区的影响，也无需进行校正。一种液压测定单元，具有：隔膜(5)，其一面侧为承受测定对象即液体的压力的压力承受面，另一面侧面向空气室(6)成为气压承受面；压缩空气供应端口，其在空气室(6)内开设有开口；以及排气端口，其开口端(71)在空气室(6)内与隔膜(5)相对。排气端口的开口端(71)和隔膜(5)为唇形结构，其通过使施加于压力承受面的压力和施加于空气室(6)的气压达到平衡，由隔膜(5)闭合开口端(71)。

Description

液压测定单元及液位计

技术领域

本发明涉及一种液压测定单元及使用了该液压测定单元的液位计。

背景技术

在集装箱船或油轮类的船舶，为每一压载舱或货油舱分别设置有用于检测所存液体的液位的液位计。气泡式液位计，即该种液位计的测量方式的一种。气泡式液位计的结构为，在液体舱室设置从其底部直至上端部的供气管，向沉没于存储在舱室内的液体的供气管供应压缩空气，从供气管的下端排出气泡。气泡式液位计的原理为：由于吸气管内的气压会根据存储在舱室内的液体的液位、即液面的高度不同而变化，通过测定上述气压，即可测定液面的高度。

由于目前通常使用的气泡式液位计必须从压缩空气供应源持续向供气管供应压缩空气，因此存在压缩空气的消费量较多，排出压缩空气导致的脉动致使显示值不够稳定等问题。因此，本申请人提出了一种气泡式液位计的技术方案，其特征在于，具备：第1电磁阀，其对从压缩空气供应源到供气管的压缩空气供应路径实施开闭；以及第2电磁阀，其对从供气管到压力传感器的气压检测路径实施开闭。专利文献1及专利文献2所述的气泡式液位计即为此技术方案。

根据专利文献1及专利文献2所述的气泡式液位计，通过控制第1电磁阀和第2电磁阀的开闭，间歇性地供应压缩空气并检测供气管内的气压即可。因此，根据专利文献1及专利文献2所述的气泡式液位计，能够减少压缩空气的消费量，消除压缩空气的脉动和显示值的波动，实现稳定的显示。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特许第3992153号公报

专利文献2：日本专利特许第3983240号公报

若将气泡式液位计用于船舶的压载水的液位检测，由于气泡会向舱室内的水供应氧，容易导致细菌类在水中活化而产生增殖现象。尤其是在跨国航行的船舶中，若在某国采用的空气内混杂的细菌类在压载水中产生了增殖，又将产生了该细菌类増殖的压载水排出至其他国家，可能造成细菌类在其他国家产生増殖。

要防止藉由该种气泡式液位计而产生细菌类的増殖，设法使液位的测定对象即舱室内的液体不与测定用的压缩空气接触即可。因此，已知有一种液位计，其使用了具有以下结构的测定单元：该测定单元使用隔膜，以隔膜的一面侧作为承受测定对象即液体的压力的压力承受面，而隔膜的另一面侧面向气密室。具体而言，其结构为：持续性地以一定流量向气密室供应空气，测定气密室的气压。这是一种空气吹扫式液位计。由于气密室的气压随着施加于隔膜的压力承受面的压力大小不同而变化，通过测定气密室的气压，即可得出液压，进而得知液体的液位。

发明内容

发明要解决的课题

根据上述使用了隔膜的液压测定单元，由于用隔膜将承受测定对象即液体的压力的压力承受面和压缩空气分离开来，因此能够避免发生因为压载水等曝气而导致细菌类増殖的问题。但在隔膜处存在静区，也就是发生迟滞现象的区域。所谓“迟滞现象”是指由于输入值的増加方向和减少方向不同，而使与输入值对应的输出值不同。因此，现有的使用了隔膜的液压测定单元存在测定值参差不齐的问题。因此，在将隔膜用于液压测定单元时，有必要设法使测定值不受到静区的影响。

为了防止藉由液位计而使舱室内的液体产生细菌类的増殖，可以考虑使用电动压力计。但要使用电动压力计，需要定期进行校正，存在给用户带来校正上的麻烦的问题。

本发明即鉴于上述现有技术问题而完成，其目的在于提供一种液压测定单元及使用了该液压测定单元的液位计，其不仅够避免测定对象即液体曝气，防止细菌类产生増殖，还不会受到静区的影响，也无需进行校正。

用于解决问题的方案

本发明为一种液压测定单元，其特征在于，

该液压测定单元具有：

隔膜，其一面侧为承受测定对象即液体的压力的压力承受面，另一面侧面向空气室成为气压承受面，

压缩空气供应端口，其在所述空气室内开设有开口，以及

排气端口，其开口端在所述空气室内与所述隔膜相对，

所述排气端口的所述开口端和所述隔膜为唇形结构，其通过使施加于所述压力承受面的压力和施加于所述空气室的气压达到平衡，由隔膜闭合所述开口端。

本发明为一种液位计，其特征在于，

该液位计具有：

所述液压测定单元，

压缩空气供应源，其经由所述液压测定单元的压缩空气供应端口，向所述液压测定单元的空气室供应压缩空气，该压缩空气的压力大于施加于所述液压测定单元的承受液体压力的压力承受面的压力，

气压测定仪，其与所述压缩空气供应端口连接，测定所述空气室内的气压，以及

切换阀，其将所述压缩空气供应端口选择性地连接至所述压缩空气供应源和所述气压测定仪，

所述切换阀在将所述压缩空气供应端口暂时性地连接至所述压缩空气供应源后，再连接至所述气压测定仪，

所述气压测定仪通过测定值下降并达到稳定后的测定值计算得出液位。

发明的效果

以使施加于隔膜的气压承受面的气压，大于施加于隔膜的承受测定对象即液体的压力的压力承受面的液压的方式，从压缩空气供应端口向空气室暂时性地供应压缩空气。在所述气压大于所述液压期间，空气从排气端口排出，施加于气压承受面的气压逐渐下降。当气压变得和所述液压相等或略微小于所述液压时，隔膜关闭排气端口，气压停止下降，气压的测定值达到稳定。该达到稳定时的气压即为液压。因此，由于仅在隔膜单向移动时测定，因而不会受到隔膜特有的静区的影响，从而能够以较高精度测定液压。

承受测定对象即液体的压力的压力承受面和气压承受面被隔膜隔绝开来，液体不会曝气。因此，即使将本发明的液压测定单元及液位计安装于船舶的压载舱等，也能够抑制细菌等在压载水中产生増殖。

附图说明

图1为沿图2中的A－A线示出本发明的液压测定单元的实施例的剖视图。

图2为所述实施例的主视图。

图3为示出所述实施例的使用状态的侧视图。

图4为示出所述实施例的使用状态的主视图。

图5为示出所述实施例中的突缘的剖视图。

图6为示出与所述突缘组合的按压突缘的剖视图。

图7为示出所述实施例中的缓冲板的主视图。

图8为示出所述实施例中的衬垫的纵剖视图。

图9为示出将所述液压测定单元安装于舱室的状态的示意侧视图。

图10为示出使用了所述液压测定单元的液位计显示的空气室的压力变化例子的图。

符号说明

1 突缘

2 按压突缘

3 O型圈

4 O型圈

5 隔膜

6 空气室

7 衬垫

8 接头

9 压力检测端

10 接头

11 O型圈槽

12 排气端口

14 压缩空气供应端口

15 突堤

16 突起

17 平面

18 结合孔

21 O型圈槽

22 阶梯部

24 槽

25 排出孔

26 阶梯部

27 阶梯部

28 中心孔

29 结合孔

30 缓冲板

32 缓冲板

35 紧固部件

36 接头

40 舱室

42 液体

44 阀

50 配管

54 排出管

71 开口端

81 压缩空气通道

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的液压测定单元及液位计的实施例进行说明。

【实施例】

[液压测定单元的实施例]

在图1、图2中，液压测定单元构成为具有突缘1和与突缘1重叠的按压突缘2。突缘1和按压突缘2均为由金属等高强度原料构成的、外周形状为圆形的部件。突缘1呈圆板状，按压突缘2呈具有中心孔28的环状。

同如图5所示，在突缘1，沿着与外周的圆形同心的圆，沿整周形成有O型圈槽11。与O型圈槽11的外周缘延续着，沿突缘1的整周且沿同心圆形成有从平面方向观察呈圆形的突堤15。在突堤15的宽度方向中心处，沿突缘1的整周且沿同心圆形成有突起16。比突缘1的O型圈槽11更靠近内周的内周侧，形成比突堤15的高度略低的平面17。

在突缘1的中心部，排气端口12沿突缘1的厚度方向贯穿突缘1而形成。在突缘1上，在比O型圈槽11更靠近半径方向内侧、比排气端口12更靠近半径方向外侧处，压缩空气供应端口14沿突缘1的厚度方向贯穿突缘1而形成。在图5中，排气端口12、压缩空气供应端口14均在突缘1的底面侧和平面17侧开设有开口。

排气端口12中，突缘1的底面侧为大口径，在该大口径部形成有内螺纹，平面17侧为小口径部122，在小口径部122与所述大口径部之间形成有阶梯部121。同样，压缩空气供应端口14中，突缘1的底面侧为大口径，在该大口径部形成有内螺纹，平面17侧为小口径部171。如后面详述，平面17上的小口径部171的开口端是压力检测端9。

如图1所示，在突缘1的排气端口12，安装有衬垫7和接头8。图8示出了衬垫7的纵剖面。衬垫7具有：基础部分72，其在俯视图中呈圆形；小口径部分73，其从基础部分72往上竖起而形成；以及排气通道74，其沿上下贯穿基础部分72及小口径部分73。排气通道74的上端为开口端71。衬垫7***突缘1的排气端口12，小口径部分73嵌于所述小口径部122，基础部分72与所述阶梯部121抵接。

在将衬垫7***突缘1的排气端口12的状态下，将接头8拧入排气端口12的内螺纹，将接头8安装至突缘1。接头8具有与衬垫7的排气通道74连通的排气通道81。接头8将衬垫7的基础部分72按压至排气端口12的阶梯部121，将衬垫7牢固地固定于突缘1的排气端口12。

这样，排气端口12的空气通道实质上被衬垫7的排气通道74所限制，衬垫7的上端的开口端71成为排气端口12的开口端。以下，将衬垫7的上端的开口端71也作为排气端口12的开口端进行说明。固定在突缘1上的衬垫7的开口端即排气端口12的开口端71，从突缘1的平面17略微突出着位于空气室6内。开口端71在空气室6内间隔一定空隙与隔膜5相对。

在突缘1的压缩空气供应端口14拧入有接头10，在突缘1安装有接头10。接头10上形成有中心孔。在接头10上，藉由切换阀连接有压缩空气供应源，同时藉由切换阀连接有通至压力传感器的气压检测路径。该切换阀将压缩空气供应端口14选择性地连接至压缩空气供应源和气压测定仪。更具体而言，所述切换阀在将压缩空气供应端口14暂时性连接至压缩空气供应源后，再连接至气压测定仪。从压缩空气供应源供应的压缩空气优选为干燥的空气即干燥空气，以防止因水分的结露等导致传感器电路发生短路等故障。

图6示出了与突缘1重叠着相互结合的按压突缘2。图6中，将按压突缘2垂直翻转着示出，图6所示的按压突缘2垂直翻转着重叠在突缘1上。如图6所示，在按压突缘2上，在与突缘1的O型圈槽11重叠的位置具有O型圈槽21，从O型圈槽21的外周缘延续着具有与突缘1的突堤15重叠的阶梯部22。在阶梯部22形成有与突缘1的突起16重叠的槽24。O型圈槽21、阶梯部22、槽24分别沿着同心圆，形成于按压突缘2的整周。

按压突缘2的中心孔28中，通过从按压突缘2的厚度方向的两侧略微扩大直径，分别形成有大口径部261、271，形成有从大口径部261延续的阶梯部26、从大口径部271延续的阶梯部27。大口径部271位于与突缘1相对的一侧，按压突缘2的厚度方向上的大口径部271的尺寸即深度，大于按压突缘2的厚度方向上的另一大口径部261的尺寸即深度。在按压突缘2的与突缘1相对的面侧上，在O型圈槽21与大口径部271之间，在比所述阶梯部22的面更低的位置形成有平面23。

在按压突缘2的大口径部261中嵌有缓冲板30，在阶梯部26上固定安装有缓冲板30。缓冲板30可以采用如图7所示的所谓冲孔金属，形成为在圆板状的金属板上开设有多个孔的形状。在按压突缘2的大口径部271中嵌有缓冲板32，在阶梯部27上固定安装有缓冲板32。缓冲板32也可采用形状与缓冲板30相同的冲孔金属。但缓冲板30和缓冲板32的厚度与所嵌的大口径部261、271的深度对应，缓冲板30较薄，缓冲板32较厚。而且，缓冲板32的外侧的面为与平面23大致处于同一平面。

在按压突缘2，从外周面的一个位置朝向半径方向内侧形成有排出孔25。排出孔25在按压突缘2的半径方向内侧在所述平面23上开设有开口。在按压突缘2的外周侧的排出孔25的开口部，形成有内螺纹251。

图1示出了使按压突缘2重叠于突缘1而结合的液压测定单元的结构。在使按压突缘2重叠于突缘1前，将O型圈3嵌于突缘1的O型圈槽11。以从上覆盖O型圈3整体的方式，使隔膜5重叠于O型圈3之上。进而，使另一个O型圈4重叠于隔膜5之上。O型圈4的直径和粗细与O型圈3相同，使O型圈4重叠于O型圈3的位置。

然后，使按压突缘2与突缘1的位置对齐重叠。在突缘1的突起16嵌有按压突缘2的槽24，决定了突缘1与按压突缘2的相对位置。突缘1的突堤15的面与按压突缘2的阶梯部22的面重叠，O型圈4嵌于按压突缘2的O型圈槽21。

然后，利用设置于突缘1的外周缘附近的结合孔18、设置于按压突缘2的外周缘附近的结合孔29、螺栓35(参照图2、图4)等紧固突缘1和按压突缘2。通过紧固突缘1和按压突缘2，突缘1侧的O型圈3与按压突缘2侧的O型圈4被压缩，O型圈3、4夹持隔膜5的外周缘部。

这样，隔膜5将位于一面侧的突缘1侧的空间和位于另一面侧的按压突缘2侧的空间分离开来。在面向突缘1侧的隔膜5的一面侧，形成有由该隔膜5的一面与突缘1的平面17及O型圈3划分出来/的空气室6。排气端口的开口端即衬垫7的开口端71位于空气室6内，开口端71与隔膜5相对。开口端71和隔膜5形成为唇形结构，其通过使施加于隔膜5的一面侧和另一面侧的压力大致平衡，来闭合开口端71。

由于构成唇形结构的开口端71及与其连通的排气通道74不必排出大量的空气，仅需逐渐排出少量的空气即可，因此优选采用横截面积较小的结构。

接下来，对采用了上述结构的液压测定单元的使用方式及使用了液压测定单元的液位计进行说明。图9为示出将液压测定单元安装于舱室40的状态的示意图，符号42表示收装于舱室40的液体。

如图1所示，将按压突缘2侧朝向舱室40设置，使收装于舱室40内的液体的压力通过缓冲板30、32施加于隔膜5。因此，隔膜5的按压突缘2侧的面为承受测定对象即液体的压力的压力承受面。通过O型圈3、4将隔膜5的液体压力承受面与空气室6侧的面隔绝开来。

如图3、图4、图9所示，接头8经由配管50将压缩空气供应端口14连接至压缩空气供应源和气压测定仪。在配管50、压缩空气供应源和气压测定仪之间，设置有由电磁阀等构成的切换阀。切换阀将压缩空气供应端口14选择性地连接至压缩空气供应源和气压测定仪。更具体而言，切换阀在将压缩空气供应端口14暂时性地连接至压缩空气供应源后，再变换连接至气压测定仪的压力传感器。

若切换阀切换至气压测定仪侧，则空气室6的气压从压力检测端9经由接头10施加于气压测定仪的压力传感器，通过压力传感器检测空气室6的气压。排出孔25经由接头36连接至排出回收部。如图3、图9所示，可在液压测定单元与舱室之间设置阀44。

所述液压测定单元如下所示，作为液压测定装置或液位计使用。在作为液压测定装置或液位计使用之前，将切换阀切换为零点调节模式，通过将空气室6向大气压开放来进行零点调节。通过进行零点调节，能够进行较高精度的液压测定。

完成零点调节后，将切换阀切换至压缩空气供应源侧，经由配管50(参照图4、图9)、压缩空气供应端口14，从压缩空气供应源侧向空气室6暂时性且间歇性地供应压缩空气。压缩空气的气压设为大于当测定对象即液体的液位达到最大时施加于隔膜5的压力。

暂时性地供应压缩空气后，通过切换阀将压缩空气供应端口14切换至气压测定仪侧。在刚将压缩空气供应端口14切换至气压测定仪侧时，施加于隔膜5的空气室6侧的气压大于施加于隔膜5的承受液体压力的压力承受面侧的液压，在隔膜5与排气端口12的开口端71之间形成空隙。因此，空气室6的空气通过开口端71排出，空气室6的气压逐渐下降。不久，当施加于空气室6侧的气压与施加于承受液体压力的压力承受面侧的压力达到平衡时，开口端71被隔膜5闭合，停止所述排气。空气室6的气压趋于稳定。通过所述压力传感器测定该达到稳定时的气压。

由于压缩空气从压缩空气供应源暂时性且间歇性地供应至空气室6，如图10所示，空气室6的气压随着上述间歇性的周期反复变化。由于当舱室内的液位发生变化时，空气室6的趋于稳定的气压水平也对应着液位发生变化，因此通过检测达到稳定时的气压，能够计算出变化后的液位。

由于从压缩空气供应源暂时性且间歇性地供应压缩空气的切换阀的动作控制、以及用于检测空气室6的气压的切换阀的动作控制等，并非本发明申请的本质性内容，因此省略其说明。此外，用于间歇性地供应压缩空气的切换阀的控制等，可以适用专利文献1及专利文献2所述的技术。

本发明的液压测定单元也可安装于收装有液体的舱室的底板上，也可安装于底板附近的侧壁上。

排出舱室内的液体时，打开与排出孔25连接的阀，将残留于隔膜5的液体压力承受面侧的残渣排出。

[实施例的效果]

根据上述说明的本发明的液压测定单元及液位计的实施例，可以获得以下效果。

由于仅在隔膜5单向移动时测定测定对象即液体的压力，因此能够避免受到隔膜特有的静区的影响，以较高精度测定液压。

由于通过隔膜5将承受测定对象即液体的压力的压力承受面与气压承受面隔绝开来，因此液体不会曝气。因此，即使将实施例中的液压测定单元及液位计安装于船舶的压载舱等时，也能抑制细菌等在压载水中产生増殖。

即使隔膜5的、形成于气压承受面侧的空气室6的容积非常小，通过测定施加于空气室6的气压，也能够测定测定对象即液体的压力。此外，向空气室6供应的压缩空气仅需暂时性且间歇性地供应即可，小型的压缩空气供应源即可满足需求。

由于仅需测定空气室6的气压停止下降且达到稳定时的气压，因此在气压测定中不会出现气压的变动或脉动，能够以较高精度测定液压。

Claims (10)

1.一种液压测定单元，其特征在于，

该液压测定单元具有：

隔膜，其一面侧为承受测定对象即液体的压力的压力承受面，另一面侧面向空气室成为气压承受面，

压缩空气供应端口，其在所述空气室内开设有开口，以及

排气端口，其开口端在所述空气室内与所述隔膜相对，

所述排气端口的所述开口端和所述隔膜形成为唇形结构，其通过使施加于所述压力承受面的压力和施加于所述空气室的气压达到平衡，由所述隔膜闭合所述开口端。

2.根据权利要求1所述的液压测定单元，其特征在于，

所述压缩空气供应端口兼用为气压检测端口。

3.根据权利要求1所述的液压测定单元，其特征在于，

压缩空气经由所述压缩空气供应端口间歇性地、且以有比施加于所述隔膜的所述压力承受面上的液体的压力更大的气压施加于所述空气室的方式，供应至所述空气室。

4.根据权利要求1所述的液压测定单元，其特征在于，

向所述空气室供应的压缩空气为干燥的空气。

5.根据权利要求1所述的液压测定单元，其特征在于，

供应至所述空气室的压缩空气从所述排气端口排气，以施加于所述空气室的气压停止下降时的、施加于空气室的气压为测定值。

6.根据权利要求1所述的液压测定单元，其特征在于，

所述隔膜以其周缘部被突缘和按压突缘夹持着而得以保持住。

7.根据权利要求6所述的液压测定单元，其特征在于，

所述隔膜以其周缘部被所述突缘侧的O型圈和所述按压突缘侧的O型圈夹持着而得以保持住。

8.根据权利要求6所述的液压测定单元，其特征在于，

在所述突缘侧设置有所述压缩空气供应端口和所述排气端口，所述按压突缘侧为承受测定对象即液体的压力的压力承受面侧。

9.根据权利要求6所述的液压测定单元，其特征在于，

在所述按压突缘上，在所述隔膜的承受所述液体的压力的压力承受面侧固定安装有缓冲板。

10.一种液位计，其特征在于，

该液位计具有：

所述权利要求1至9中的任一项所述的液压测定单元，

压缩空气供应源，其经由所述液压测定单元的压缩空气供应端口，向所述液压测定单元的空气室供应压缩空气，该压缩空气的压力大于施加于所述液压测定单元的承受液体压力的压力承受面的压力，

气压测定仪，其与所述压缩空气供应端口连接，测定所述空气室内的气压，以及

切换阀，其将所述压缩空气供应端口选择性地连接至所述压缩空气供应源和所述气压测定仪，

所述切换阀在将所述压缩空气供应端口暂时性地连接至所述压缩空气供应源后，再连接至所述气压测定仪，

所述气压测定仪通过测定值下降并达到稳定后的测定值计算得出液位。